一种商用车电液转向系统液压失效判定及应急控制方法

技术领域

本发明涉及转向系统液压失效的判定及应急控制技术领域，具体为一种中重型商用车电子控制液压转向液压助力系统失效的判定及应急控制方法。

背景技术

商用车电动化、智能化需求已非常凸显，国内外已经成长起来一大批专门做商用车无人驾驶的企业，即使没有无人驾驶需求，中重型商用车操控性提升也迫在眉睫，这些需求都催生了一种智能转向系统——电子控制液压转向系统，电液转向系统一般包含电液转向器、动力油泵、油壶、油管；

针对中重型商用车转向系统，GB/T 17675提出了明确的要求，当车速＞10km/h、液压助力系统突然失效时，驾驶员操作方向盘的手力大小不允许＞450N，方向盘直径一般为450mm；

结合以上实际需求，中重型商用车标配这种智能电液转向系统已是必然趋势，如何精准的判断液压是否失效，以及液压失效后如何进行快速精准的应急转向控制，来满足法律法规要求成为了整车制造企业亟需解决的问题，已经迫在眉睫。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种商用车电液转向系统液压失效判定及应急控制方法，可以很好地予以解决，帮助整车制造企业制造出满足GB/T17675的转向系统，确保任何情况下都能让驾驶员和汽车处于安全的状态，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种商用车电液转向系统液压失效判定及应急控制方法，包含以下步骤：

第一步，汽车正常行驶且转向系统液压正常工作时，液压提供的助力足够整车转向使用，不需要电机提供助力，此时电液转向器的电机输出力矩T＇被限制在1Nm以内；同时，电液转向器的ECU通过转向器自带的角度扭矩一体式TAS传感器，开始实时检测、记录驾驶员操作转向的输入力矩值T0和方向盘转角值A0，方向盘极限转角记为Amax，方向盘软件限位角度值记为A_learn，同时通过整车CANBUS读取整车实时车速V0。

第二步，当V0≥5km/h时，进入第三步；当V0＜5km/h时，返回第一步；

第三步，当T0≥12Nm时，进入第四步；当T0＜12Nm时，返回第一步；

第四步，当A0≤A_learn时，进入第五步；当A0＞A_learn时，返回第一步；

第五步，判定T0≥12Nm及A0≤A_learn的持续时间T1，当T1≥50ms时，进入第六步；否则返回第一步；

第六步，电液转向器的ECU将电机输出扭矩 T＇限制放开，从1Nm限制放开到最大输出能力 T＇max，确保驾驶员在液压失效时仍然可以以≤450N的力进行转向；同时电液转向器ECU通过整车CANBUS发送“液压失效故障警报”至仪表盘，至此完成整个液压失效的检测和应急转向控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明可以准确的判断液压动力系统是否失效，电液转向系统的液压动力系统失效之前，系统对电机的最大输出扭矩做了限制，使之始终处于最低功耗运转状态，有效的降低整车油耗；当检测到液压动力失效后，再放开对电机输出能力的限制，进而使整个系统进入应急转向状态，使电机处于最大输出能力状态，有效的规避了驾驶员打不动方向盘的情况，进而保护驾驶员本人、周围路人和汽车财产的安全。

附图说明

图1为本发明控制逻辑图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种商用车电液转向系统液压失效判定及应急控制方法，包含以下步骤：

第一步，汽车正常行驶且转向系统液压正常工作时，液压提供的助力足够整车转向使用，不需要电机提供助力，此时电液转向器的电机输出力矩T＇被限制在1Nm以内；同时，电液转向器的ECU通过转向器自带的角度扭矩一体式TAS传感器，开始实时检测、记录驾驶员操作转向的输入力矩值T0和方向盘转角值A0，方向盘极限转角记为Amax，方向盘软件限位角度值记为A_learn，同时通过整车CANBUS读取整车实时车速V0。

第二步，当V0≥5km/h时，进入第三步；当V0＜5km/h时，返回第一步；

第三步，当T0≥12Nm时，进入第四步；当T0＜12Nm时，返回第一步；

第四步，当A0≤A_learn时，进入第五步；当A0＞A_learn时，返回第一步；

第五步，判定T0≥12Nm及A0≤A_learn的持续时间T1，当T1≥50ms时，进入第六步；否则返回第一步；

第六步，电液转向器的ECU将电机输出扭矩 T＇限制放开，从1Nm限制放开到最大输出能力 T＇max，确保驾驶员在液压失效时仍然可以以≤450N的力进行转向；同时电液转向器ECU通过整车CANBUS发送“液压失效故障警报”至仪表盘，至此完成整个液压失效的检测和应急转向控制。

液压失效判定方法包括通过实时监控方向盘输入扭矩、转角、车速及持续时间，这四个元素达到设定阈值后就判定为转向系统液压失效。

应急控制方法包括通过快速按需增大助力电机输出扭矩值，进而提供较大电动助力，来替代突然失去的液压助力，从而避免驾驶员突然无法转动方向盘而发生交通事故。

增大电机输出扭矩，在液压失效前和后，转向系统ECU中预先设置有对应的两套不同的助力曲线，助力曲线为电机助力大小与方向盘扭矩值的对应关系；助力曲线的助力大小随方向盘扭矩的变大而变大、变小而变小；两套助力曲线差别在于，液压系统助力正常时的电机最大助力值被限制在1Nm以内，而液压失效后电机的最大助力值被放开限制，可达到额定扭矩值；电机助力值大小，是通过调节电机的电流值大小进行调控，电机电流值越大则助力扭矩值越大，反之则助力扭矩值越小，本发明案例提到的助力电机额定扭矩为8Nm。

方向盘输入扭矩和转角，通过角度扭矩传感器进行实时监测，车速通过轮速传感器实时监测，并将具体值通过CAN总线传递到转向系统ECU里。

本发明可以准确的判断液压动力系统是否失效，电液转向系统的液压动力系统失效之前，系统对电机的最大输出扭矩做了限制，使之始终处于最低功耗运转状态，有效的降低整车油耗；当检测到液压动力失效后，再放开对电机输出能力的限制，进而使整个系统进入应急转向状态，使电机处于最大输出能力状态，有效的规避了驾驶员打不动方向盘的情况，进而保护驾驶员和整车的安全；上述V0/T0/A0/T1的具体判定阈值组合，经过在客户处实车调试验证和应用，证明是最优组合，说明如下：1、车速V0阈值选择，GB/T 17675要求车速＞10km/h、液压失效时驾驶员手力不允许＞450N，本发明选择车速判定阈值为5km/h，可以提升整个系统的容错率，使转向系统也可以兼顾车速5~10km/h液压失效时的突发情况；2、驾驶员转向力矩T0阈值选择，最初选择8Nm，但是在实际应用时发现，当液压系统没有失效且驾驶员快打方向盘时（转速＞250deg/s），也会出现T0＞8Nm的情况出现，最高可达10Nm，容易出现误判，故本发明取T0阈值为12Nm；3、方向盘转角A0阈值选择，因为电液转向系统在实车软件标定时设置的有软止点（软止点是通过软件来替代机械末端保护装置的一种功能，即通过软件自学习转向系统的限位角度值A_learn，当方向盘转角达到A_learn时，电机开始降低助力或者提供反向助力，阻止驾驶员急需将方向盘打到物理极限角度位置，导致液压系统处于高油压状态憋压，进而保护液压系统和转向杆系不受损坏），故最初选择Amax(方向盘极限转角值)作为阈值并不合适；4、T0≥12Nm及A0≤A_learn的持续时间T1阈值选择，最初选择1~1.5s，在实际使用过程中发现，液压失效后的应急反应需要是毫秒级的，且各信号传输的更新实际为50ms，故选择50ms更适合实际。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。